[发明专利]一种基于FFST和Hessenberg分解的抗RST攻击立体图像零水印方法

说明书

一种基于FFST和Hessenberg分解的抗RST攻击立体图像零水印方法。其包括零水印生成和零水印检测两个部分。该方法利用立体图像自身的双视点特征，在左、右视点图像快速有限剪切波变换(FFST)后的低频子带中，利用成对随机图像块Hessenberg分解后各自系数子块中左上角元素绝对值之间的大小关系，构造立体图像的认证零水印，该方法简单、新颖、鲁棒性强。同时，采用分数阶Arneodo混沌系统生成随机序列，实现对原始二值水印图像的加密。水印提取前，先采用基于傅里叶‑梅林变换的图像匹配方法对待认证立体图像进行几何攻击校正。实验结果表明，本发明方法对于抵抗常见的多种图像处理攻击如添加噪声、滤波、JPEG压缩、剪切以及旋转、缩放、平移(RST)攻击等具有很好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于信息安全和图像处理技术领域，具体涉及一种基于快速有限剪切波变换(FFST)和Hessenberg分解的抗RST攻击立体图像零水印方法。

技术背景

随着互联网和多媒体技术的迅速发展，双目立体图像处理技术已逐步应用到三维视频会议、虚拟现实、远程医疗及教育、军事等方面。随之带来的问题是立体图像的版权保护成为一个亟待解决的问题。数字水印技术作为一种信息隐藏技术，可以为图像、音频、视频等多媒体资源版的权保护和内容认证提供解决方案。零水印作为一种特殊的数字水印技术，它不需要向原始图像中“直接嵌入”版权水印信息，而是基于加密算法，根据原始图像的重要特征来构造认证零水印，可以避免传统水印算法中鲁棒性与不可感知性之间的矛盾，进而提高水印算法的鲁棒性。

近年来，关于二维平面图像的零水印技术的研究已经相对成熟，但是关于立体图像的零水印技术的研究比较少，且现有技术中的算法鲁棒性并不理想。例如，针对立体图像的版权保护和内容认证，周武杰、郁梅等人提出了一种基于超混沌离散系统的立体图像零水印算法；Chen hui，Luo Ting等人提出了一种基于图像块纹理特征的立体图像零水印方法；赵文龙、于水源提出了一种基于SVD变换的立体图像零水印算法。然而，以上所述的立体图像零水印方法鲁棒性欠佳且均不能抵抗旋转、缩放、平移(RST)等几何攻击。王春鹏、王兴元等人提出了一种基于三元数极谐-Fourier矩和混沌映射的立体图像零水印算法，虽能抵抗一定程度的几何攻击，但认证零水印的构造和检测过程需要相对较长的时间。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于FFST和Hessenberg分解的抗RST攻击立体图像零水印方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于FFST和Hessenberg分解的抗RST攻击立体图像零水印方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1、根据原始立体图像特征信息生成零水印；

步骤1.1：将原始二值水印图像利用分数阶Arneodo混沌系统生成一个随机序列，通过对该序列进行排序获得一个位置索引向量，得到加密后的二值水印图像；

步骤1.2：将原始立体图像I的左、右视点图像分别从RGB空间转换到YCbCr颜色空间，获得YCbCr颜色空间下的两个亮度分量，分别对这两个亮度分量进行l层快速有限剪切波变换，并对变换后得到的两个低频子带进行非重叠分块；

步骤1.3：利用基于密钥的随机子块选择函数，根据原始二值水印图像的大小，从分块后的两个低频子带中成对地随机选择图像块；

步骤1.4：将步骤1.3获得的从两个低频子带中同一位置选出的两个图像块视为一组，并对其进行Hessenberg分解；

步骤1.5：通过对步骤1.4中所有Hessenberg分解后得到的两个系数子块的各自左上角元素的绝对值进行数值比较，构造鲁棒特征矩阵；

步骤1.6：将步骤1.1得到的加密后的二值水印图像和步骤1.5得到的鲁棒特征矩阵进行异或操作，生成最终的认证零水印图像，将认证零水印图像保存到水印注册中心的水印数据库中，并将零水印生成过程中的相关密钥和原始立体图像保存，由此完成零水印的生成过程；